JPH04278908A - 光学スイッチ - Google Patents

光学スイッチ

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JPH04278908A
JPH04278908A JP3041895A JP4189591A JPH04278908A JP H04278908 A JPH04278908 A JP H04278908A JP 3041895 A JP3041895 A JP 3041895A JP 4189591 A JP4189591 A JP 4189591A JP H04278908 A JPH04278908 A JP H04278908A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学スイッチに係り、特
にビーム状の光のシャッタとして用いられる光学スイッ
チであって、構造が簡易で、軽量小型、かつ低コストで
高性能な光学スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光学シャッタとしては、主に機械
的シャッタと非機械的なシャッタとがある。機械的なシ
ャッタとしては、■　　多面鏡（ポリゴンミラー）を回
転させて、光を走査する方式。■　　ファイバを移動し
てファイバ間の結合を変える方式。などがある。一方、
非機械的なシャッタとしては、音響光学効果や電気光学
効果を利用する方式がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の光学シャッ
タのうち、機械的なシャッタでは、次のような欠点があ
る。即ち、ポリゴンミラーなどでは、入射光を回転する
多面鏡で反射させるために駆動系にモーターを用いるの
で、シャッタ全体が重くなるばかりでなく、モーター駆
動のため、大きな電力が必要となる。また、モーターの
振動対策や、電磁的ノイズの防止対策を必要とする。
【０００４】一方、非機械的なシャッタのうち、ＰＬＺ
Ｔなどの電気光学効果を利用したシャッタでは、偏光子
と検光子を用いるため、光の吸収により、入射光に対し
て取り出される出射光の強度比が著しく低下するという
欠点がある。また、液晶を用いるものでは、液晶による
光の吸収によりＳ／Ｎ比が低下するという欠点がある。 また、強い光により液晶が劣化するという不具合もある
。ＣＣＤ（電荷結合素子）を用いたスイッチでは、光の
信号を一旦、電気信号に変換して使用するため、直接的
な光スイッチングができないという不具合がある。
【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決し、構造
が簡易で、軽量小型の光スイッチであって、モーターな
どの駆動源が不要で、しかもＳ／Ｎ比が高く、光による
劣化もない、高性能光スイッチを提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の光スイッチは、
基体に取り付けられた圧電アクチュエータと、該圧電ア
クチュエータの先端に取り付けられた光学遮蔽物体と、
該圧電アクチュエータと基体との取り付け部近傍に設け
られた鏡体と、前記圧電アクチュエータに電圧を印加す
るための手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００７】請求項２の光学スイッチは、請求項１の光
学スイッチにおいて、圧電アクチュエータがバイモルフ
型圧電アクチュエータであることを特徴とする。
【０００８】請求項３の光学スイッチは、請求項１の光
学スイッチにおいて、圧電アクチュエータがユニモルフ
型圧電アクチュエータであることを特徴とする。
【０００９】請求項４の光学スイッチは、請求項１の光
学スイッチにおいて、圧電アクチュエータがマルチモル
フ型圧電アクチュエータであることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の光学スイッチにあっては、光学遮蔽物
体に対して、基体と反体の側から光を照射する。光学ス
イッチのＯＦＦ状態においては、光学遮蔽物体で光線を
遮断する。光学スイッチのＯＮ状態においては、圧電ア
クチュエータに電圧を印加するための手段より圧電アク
チュエータに電圧を印加して、圧電アクチュエータの先
端を変位させることにより、光学遮蔽物体を、光路から
はずれた位置に移動させる。これにより、光を検知して
、光シャッタとしての機能が奏される。この場合、鏡体
の鏡面の向きを変えることにより、光の進行方向を任意
に変えることができる。
【００１１】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。第１図は本発明の光学スイッチの一
実施例を示す模式的断面図、第２図及び第３図は第１図
に示す光学スイッチの作動原理を示す部分拡大図である
。
【００１２】図示の例は、圧電アクチュエータとして、
シム板３と、その両面に貼り付けられた圧電素子４（４
Ａ，４Ｂ）とからなるバイモルフ型圧電アクチュエータ
２を用いた例である。
【００１３】即ち、真ちゅう製の基板１にバイモルフ型
圧電アクチュエータ２が立てられ、バイモルフ型圧電ア
クチュエータ２の先端部には光学遮蔽物体５が取り付け
られている。バイモルフ型圧電アクチュエータ２は、シ
ム板３を基板１に半田付けすることにより、バイモルフ
型圧電アクチュエータ２自体が基板１に対して垂直とな
るように固定されている。このバイモルフ型圧電アクチ
ュエータ２には、それぞれ、シム板３がグランド値に、
圧電素子４の表面側がプラス側となるように、電源８か
ら導線７Ａ，７Ｂが接続されている。なお、圧電素子４
Ａ，４Ｂは、第１図において、下側の圧電素子４Ａは、
印加電圧により図における横方向に縮み、一方、上側の
圧電素子４Ｂは図における横方向に伸びるように、自発
分極の向きが図の下方向に揃うようにシム板３に接着し
てある。
【００１４】このようなバイモルフ型圧電アクチュエー
タ２の先端に取り付けた光学遮蔽物体５としては、特に
制限はなく、光を遮蔽でき、なおかつ、バイモルフ型圧
電アクチュエータの変位に影響しない軽量なものであれ
ば良い。本実施例では、アルミニウムの角板を用い、こ
の角板の中心位置をエポキシ樹脂系接着剤６でバイモル
フ型圧電アクチュエータ２の先端に貼り付けた。
【００１５】一方、バイモルフ型圧電アクチュエータ２
の基端側の基板１との取り付け部の基板１面には、鏡体
９が取り付けられている。この鏡体９は、その鏡面９Ａ
が、基体１に対してθ＝４５°の傾斜角となるように設
けられている。
【００１６】１０はＨｅ−Ｎｅレーザー光源であり、こ
の光源１０から出射される光線１１は、そのままの状態
では光学遮蔽物体５の辺縁部で阻止されるが、前述の如
く、バイモルフ型圧電アクチュエータ２に電圧が印加さ
れて圧電素子４Ａ，４Ｂが伸縮することにより、バイモ
ルフ型圧電アクチュエータ２の先端が下方に変位するこ
とに伴って、光学遮蔽物体５が下方に移動すれば、その
まま直進し、鏡体９の鏡面９Ａで反射され、光検出器１
２で受光できるように各々の位置設定及び光学遮蔽物体
５の面積設定がなされている。
【００１７】このような光学スイッチの作動状態につい
て次に説明する。即ち、まず、電源８がＯＦＦの状態で
は、光線１１は光学遮蔽物体５で遮断され、光検知器１
２で光を検知することはできない（第２図。光スイッチ
ＯＦＦの状態。）。
【００１８】これに対して、電源８から直流電圧を印加
することにより、バイモルフ型圧電アクチュエータ２は
第１図の下方、即ち矢印Ａの方向に変位し、光学遮蔽物
体５も光路を遮断しない位置まで下方に動かされる。こ
れにより、光線１１は鏡体９の鏡面９Ａに達し、ここで
反射されて光検知器１２に入射する（第３図。光スイッ
チＯＮの状態。）。
【００１９】なお、図示の光学スイッチは本発明の一実
施例であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら
図示のものに限定されるものではない。例えば、図示の
例では、鏡体９の鏡面９Ａと基板１とがなす角度θを４
５°としたが、このθを小さくしてゆくことにより、反
射光を基板表面に平行なものから垂直なものに変えてゆ
くことができる。
【００２０】この鏡体は、バイモルフ型圧電アクチュエ
ータに設置することも考えられるが、この場合には、バ
イモルフ型圧電アクチュエータの変位により鏡面の角度
が変化することを十分に考慮する必要がある。
【００２１】本実施例の光学スイッチにおいて、バイモ
ルフ型圧電アクチュエータ２をより長尺とすることによ
り、より大きな先端部の変位を得ることができる。この
場合には、より大きなビーム径の光線のコントロールが
可能となり、また、より低い印加電圧による操作が可能
となる。逆に、ビーム径を絞った細い光線であれば、短
いバイモルフ型圧電アクチュエータで操作することがで
きる。
【００２２】上記実施例では、圧電アクチュエータとし
てバイモルフ型圧電アクチュエータを用いたが、本発明
においては、その他、ユニモルフ型圧電アクチュエータ
又はマルチモルフ型圧電アクチュエータを用いることも
できる。
【００２３】以下に第１図に示す光学スイッチを用いて
行なった実験例について説明する。 実験例１ バイモルフ型圧電アクチュエータ２として、圧電素子４
の部分の長さＬが約３０ｍｍであり、電源８より２００
Ｖの直流電圧を印加することにより、前述した圧電素子
４Ａ，４Ｂの伸縮で、バイモルフ型圧電アクチュエータ
２の先端が矢印Ａ方向へ６００〜７００μｍ下方に変位
するものを用いた。また、光学遮蔽物体５のアルミニウ
ム角板としては、２．２ｍｍ×２．２ｍｍの大きさで、
シム板３を中心として、上下に１．１ｍｍずつ光を遮蔽
するものを用いた。光源１０からはビーム径４００〜５
００μｍの光線１１が出射される。そして、電圧を印加
することにより、バイモルフ型圧電アクチュエータ２の
先端及び光学遮蔽物体５が６００〜７００μｍ下方に移
行することにより、ビーム径４００〜５００μｍの光線
が通過できるように各部材位置を設定した。
【００２４】まず、電源８がＯＦＦ状態では、光源１１
は光学遮蔽物体５に遮蔽されて、光検知器１２で光を検
知することはできなかった。その後、電源８から２００
〜２５０Ｖの直流電圧を印加したところ、バイモルフ型
圧電アクチュエータ２の先端及び光学遮蔽物体５がＡ方
向に６００〜７００μｍ移行し、ビーム径４００〜５０
０μｍの光線１１は、鏡体９に達し、鏡面９Ａで反射さ
れて光検知器１２で検知された。これにより、本実施例
の光学スイッチによる光シャッタとしての動作が確認さ
れた。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の光学スイッ
チによれば、■　　ポリゴンミラーなどに比べ構造が簡
単で、軽量小型の光スイッチである。■　　モーターな
どの駆動源が不要で、消費電力が小さい。■　　光遮蔽
物体でＯＮ−ＯＦＦするため、他のＰＬＺＴなどの電子
的なスイッチに比べてＳ／Ｎ比が高い。■　　液晶など
のように、光のエネルギーによる劣化もない。■　　鏡
体により、出力光を任意の方向へ出力させることが可能
である。等の優れた効果を奏する光学スイッチが提供さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は本発明の光学スイッチの一実施例を示
す模式的断面図である。
【図２】第２図は第１図の光学スイッチのＯＦＦ状態を
示す拡大図である。
【図３】第３図は第１図の光学スイッチのＯＮ状態を示
す拡大図である。
【符号の説明】
１　　基板 ２　　バイモルフ型圧電アクチュエータ３　　シム板 ４　　圧電素子 ５　　光学遮蔽物体 ７Ａ　　導線 ７Ｂ　　導線 ８　　電源 ９　　鏡体 １０　　光源 １１　　光線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　基体に取り付けられた圧電アクチュエ
    ータと、該圧電アクチュエータの先端に取り付けられた
    光学遮蔽物体と、該圧電アクチュエータと基体との取り
    付け部近傍に設けられた鏡体と、前記圧電アクチュエー
    タに電圧を印加するための手段とを備えてなる光学スイ
    ッチ。
  2. 【請求項２】　　圧電アクチュエータが、バイモルフ型
    圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１に
    記載の光学スイッチ。
  3. 【請求項３】　　圧電アクチュエータが、ユニモルフ型
    圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１に
    記載の光学スイッチ。
  4. 【請求項４】　　圧電アクチュエータが、マルチモルフ
    型圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１
    に記載の光学スイッチ。
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